就在近期,来自Anisoprint的CEO费多博士亲自撰文论述了传统制造与3D制造业的起承发展,以及制造业总体的历史和前景…

“制造业””与技术和工业术语密切相关。几千年来,人类在没有工业的情况下生存和发展,制造业是以手工和体力劳动为基础的。在人类文明建造起“工业”的概念之前,以手工和体力劳动为主的制造业是主流。个人或个人团体在制造中起着重要作用;同时,手工制作的成本极高,质量不确定(取决于匠人的水平),并且不可量产。
而工业革命从根本上改变了制造过程,不同的制造角色开始分化,出现了不同的职业:管理者、工程师、设计人员、技术专家和工人等等。工业革命显著提高生产质量,降低产品成本,使得产品价格更具吸引力。同时,随着工匠角色的消失,产品个性丧失,流水线生产取而代之。产品的外观也在逐渐产生变化,在前工业时代,物品的外观不仅取决于功能,还取决于工匠的审美理念和灵感,商品通常是精美装饰并被赋予独特身份的。而工业时代产品缺乏一定的个性和装饰性,形状和外观由不同的元素定义——如可制造性、功能性、经济性、可重复性等等。同时,此类产品通常更易于制造,可测量且可控制,这对于工业制造范式而言无疑非常重要。

工业革命在两个世纪内带来了历史上巨大的飞跃,而知识和经验在后工业时代带来我们周围难以想象的财富。设想,要使一种产品能够为全世界数百万人所用,需要数千种技术、机器和程序,更甚者如汽车、计算机、飞机和移动电话领域,每个组件都包含了极其复杂的供应链、生产方案、材料、机器等等。但更要关注到工程师、技术专家和工人。
事实上,如今的工程师们通过寻求功能、经济和美学之间的理想平衡来定义产品。值得注意的是,与前工业时代相比,工程师们的主要资产是知识和技能,而不是经验和熟练程度。这意味着在日常工作中,他们在过去的成就、经验和前人工具和方法的基础上,开发并引入了自我的、更精细和更全面的技术。现代工程师依赖于前几代人的复杂多变经验,并使用可用工具创造新体验。
但这种模式能走多远?事实上,这种工业发展道路的问题也很明显:我们的资源有限,这些资源的使用效率增长远低于强度。虽然资源不断地被开发,但是如果没有制造模式的根本转变,就无法解决这一问题。

20世纪,奇妙的人类智慧创造的产物——智能机器带来了生产力的革新。在智能制造中,自动化过程越来越多,人为因素越来越少,同时算法和复杂计算系统大量增加,并发展到相当复杂的地步,以至于它们能够在瞬间解决人类在整个生命周期内无法解决的任务。从这个意义上说,它们可以说变得比人类“聪明”得多。这些技术运用专业的计算和建模算法创造更先进的东西,也推动了工程学的发展。目前为止,算法主要被工程师们用作工具,而生产机器和测量设备对产品的形状施加了极大限制。然而,几十年前出现了算法生成设计,计算设备、智能机器由工具角色转变为创造者。人们信任机器设计出的东西,而结果令人惊奇。

智能制造的物体形状与人类工程师创造的形状不同,充满了复杂的元素。从工程角度来看,还有具有复杂拓扑结构的几何学手段。在许多方面,算法生成设计类似于进化过程——可以通过多种尝试测试适应性。与“自然”的联系在某种程度上承接了现代主义的理念——可以观察到,智能制造产品充满艺术性的外观与自然界物体有某种共鸣。事实证明,更具优化性能的形状不是人们在工业时代所设想的——不是直的,不是单一线条的,也不是死板的,而是复杂、弯曲、多样的,与大自然天然的“设计”相似。

在很长一段时间内,这些形状似乎不适合使用现有技术和机器进行生产。直到一种新的机器出现:3D打印机。3D打印机和其他生产机器之间的根本区别是什么?首先,3D打印是满足特定标准的多样化生产技术。其次,3D打印具有三个主要功能。首先就是“从无到有”,增材制造通过“增加”材料来生产,与传统制造的“减少”材料——通过去除不需要的部分来改变形状完全不同。其次,高度自动化基本去除了人工体力劳动。再次,打印只需按照已设定的模式进行。这些意味着增材制造只需从既有材料中而来,在制造阶段大量节省了资源;增材制造没有生产过程中产生的有害废弃物。除此之外,大多数3D打印没有传统制造技术无法避免的形状限制:从设计到模型都可以任意复杂化,而不影响可重复性或成本。
3D打印使得算法左右设计并生产最佳产品,不需要工人,因为这个过程高度自动化。从某种程度上,传统意义上的工程师-技术人员-工人“链”完全被几个(甚至一个)智能机器取代。如此,3D打印机变成了工匠,即工程师、技术专家和工人——就像前工业时代的人类匠人一样。这是一种新工业范式。它不仅仅是自动化本身,也不仅仅是数字化本身,或一种IoT模式下的智能机器,更像是一种为特定用户的特定功能和需求单独定制对象的“匠人机器”。

从原始制造到传统工业,再到增材制造,人们熟悉的产品外观不断被改变,使商品经历个性-流水线-个性的回归。其他重要组成部分材料、原产品和加工技术,Anisoprint将在以后的文章中展示这些主题。

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